单髁关节置换术中截骨定位技术的研究进展

冯巩，袁义

近年来，随着社会老龄化的加深，膝关节骨关节炎（KOA）给社会带来了越来越大的经济负担。以往全膝关节置换（TKA）被认为是治疗终末期KOA的“金标准”，相比单踝关节置换术（UKA）远期翻修率更低、并发症更少[1]。但最新的研究显示，在过去的20 年里，随着技术的发展、假体的改良，UKA 的翻修率有所下降，接近了TKA的水平[2]。同时，Beard等[3]研究认为随着手术技术的成熟和假体设计的改进，UKA 取得了令人满意的中长期效果。UKA 的翻修率降低、中长期效果的提升，与截骨定位技术的不断发展有着一定联系。准确的假体安放被认为是膝关节单髁关节置换成功的一个重要因素[4]。截骨定位技术一直以来都是关节外科医生关注和讨论的焦点。本文查阅回顾了大量相关文献后，就UKA 术中截骨定位技术的历史及最新进展作一综述。

1 UKA 的历史

20 世纪50 年代末期，McKeever 假体的问世被认为是膝关节单髁关节置换术的起源。该假体是一种钴铬钼合金的金属假体，形状类似内侧胫骨平台，下表面有一个T 型凸起的龙骨，可植入于胫骨平台上。当时该手术被运用于那些不适合做截骨手术，而且年纪相对较轻，或无法耐受全膝关节置换的患者。其实严格意义上来说，McKeever 假体植入的手术并不能称之为膝关节单髁置换术，因为该手术只置换了胫骨关节间室的胫骨侧。Springer 等[5]曾对24 例60 岁以下接受该项技术的患者进行了报道，8年的假体翻修率达50%。由于适应证有限、翻修率高，该假体也被慢慢淘汰。

到了20 世纪60 年代，UKA得到了进一步的发展。Marmor 假体是第一个模块化UKA，由Bucholz开发，从那时起，假肢设计及其运动学进行了不断改进。Goodfellow 和O’Connor 的牛津膝盖在20 世纪80 年代的问世，预示着UKA 的新时代，是膝关节单髁置换术领域最大的进步。该假体由平坦的胫骨假体、弧形的股骨假体以及与其匹配的活动聚乙烯衬垫组成，其特点是胫股间适应性更好，减少了应力集中，活动的胫骨衬垫避免了限制性假体产生的问题。但活动的衬垫也有其问题所在，Thienpont 等[6]研究发现使用牛津三代活动平台假体术后胫骨衬垫脱位和松动是失败的常见原因。起初牛津膝关节运用于双间室置换，随着膝关节前内侧骨性关节炎概念的提出，膝关节单髁置换被越来越多地运用于治疗这类患者。在过去的40 多年里，全球膝关节单髁置换术技术在不断的发展，不同的相关技术被引入其中，如牛津单髁的MP 技术，3D 打印个性化截骨导板技术、计算机导航技术及间隔块技术等。

2 截骨技术及工具的发展

膝关节单髁置换术的临床结果容易受到假体位置、术后下肢力线、软组织平衡等因素的影响。由于个体差异的存在，用于参考的解剖标志会存在变化。传统截骨器械的定位需靠主观评估，缺乏关于肢体的客观数据，假体植入的准确性和重现性差。早期受限于工具的缺乏，UKA 手术基本以手动截骨为主，这可能是早期UKA 手术早期失败高的原因之一。随着不同类型的UKA 假体的问世，相配套的截骨工具也被运用到了UKA 手术中。

截骨方式根据工具的不同大致可分为传统器械截骨、3D 打印个性化导板截骨、机器人导航截骨及间隔块技术等。各类工具设计改进的初衷是简化、标准化手术步骤并提高截骨准确性，使假体定位的可重复性增加。

2.1 传统器械截骨 2011 年一种名为Microplasty®的新截骨工具的问世可谓是革命性的，使手术更容易、并提高了假体定位的可重复性。Walker 等[7]对新改进的牛津单髁器械同传统的III 期仪器对比研究发现，新改进的仪器降低了胫骨平台截骨的厚度，减少骨量的丢失；另外，还提高了股骨侧假体矢状面对位准确性。但该器械也不是完美的，近期有学者研究发现牛津膝关节置换术中髓内杆的插入推动了髌骨，进而导致胫骨被向外侧拉动，最终导致股骨假体植入位置横向偏移[8]。该项研究也支持了Inui 团队的研究结果[9]，这可能是在今后的研究中需要注意和改进的。

2.2 个性化截骨导板 随着3D打印技术的发展和普及，UKA 手术引入了3D 打印个性化截骨导板。其利用术前患者膝关节的CT及MRI数据通过计算机重建膝关节模型，能准确规划截骨的量、假体的位置和大小，并相应的设计出个性化的截骨导板。个性化定制截骨导板理论上能提高截骨的准确性，从而改善假体的定位和对齐。一项前瞻性研究认为[10]，这项技术可能为UKA 手术量低的外科医生提供一个特别的优势，有可能改善UKA的临床结果和植入物生存率，获得更大的结果一致性。Jones 等[11]研究证明该技术成本低，精度高，且可以使经验不足的外科医生实现和专家一样的截骨精度。但是，有学者对此持有不同的意见，近期的一项前瞻性、双中心、随机、双盲、对照试验研究认为个性化截骨导板的方法在假体定位方面相比传统仪器没有表现出优势[12]。究其原因，Ollivier[13]对此的解释为这些研究的术者都是经验丰富的UKA 外科医生，而对于这些UKA外科医生来说，个性化截骨导板在正面或矢状平面上没有提供更好的假体定位精度。因此，对于年轻的、经验不够丰富的外科医生，个性化截骨导板的优势如何目前还没有定论，需要更高质量的随机对照研究。

2.3 机器人导航技术 机器人导航技术是使用计算机在术前规划最佳的截骨位置和假体定位，并使用术中机器人设备以高精度执行该计划。目前，机器人辅助导航由于其机器人本身费用高，需要额外的CT 检查增加辐射、医保报销限制等等局限性的存在，在国内普及率并不高。但对该项技术国内外已有大量的研究。有强有力的证据表明，机器人辅助UKA提高了截骨准备和假体对齐的准确性和精度[14-15]。和个性化截骨导板技术相似的是，一部分研究者认为对于经验丰富的关节科医生来说，机器人辅助工具的作用可能并没那么大。Bush 等[16]研究发现经验丰富的外科医生在UKA 手术中假体位置对齐方面的准确性达到或超过了机器人辅助的UKA 手术。Bouché等[17]通过元分析方法对比了各项截骨技术后肯定了机器人技术的有效性，但在并发症、翻修率以及手术持续时间方面没有发现差异。考虑到经济成本的问题，他们认为需要进一步研究，证明临床结果并降低假体翻修率，以便这项技术的临床推广普及。

2.4 间隔块技术及髓外定位技术 与牛津单髁推荐使用股骨髓内定位技术不同，许多厂家（Zimmer、S&N、DePuy 等）都推荐了间隔块技术。该技术是在胫骨截骨完成后在间隙内插入一个扩展截骨垫片，使股骨截骨与胫骨截骨平行。Matziolis 等[18]研究结果表明间隔块技术有着和髓内技术相似的结果，但不如使用计算机导航的技术精确。最新研究显示间隔块技术相比髓内定位技术在股骨假体冠状面对齐方面更有优势[19]。

髓内定位技术的缺点是增加脂肪栓塞和出血的风险。鉴于此，有学者开发出了髓外定位技术，并认为是一种可供选择的技术[20]。Zhang 等[21]的研究也肯定了髓外定位技术，但他们不建议经验不够丰富的关节科医生使用该项技术。

3 截骨的解剖标志

内侧UKA 手术中胫骨侧矢状位截骨决定了胫骨假体旋转对齐的准确性。参照不同的解剖标志对截骨准确度的影响也在不断地论证中。与TKA 相比，UKA 因为其微创手术的特性，小切口使得术中可辨认的解剖标志有限。Akagi 等[22]描述的胫骨AP轴用作胫骨旋转参考在UKA 中并不适用，AP 轴为后交叉韧带的中点到髌腱附着的内侧缘的一条可复制和可靠的线，但是在UKA手术中去确定后交叉韧带中点并不容易，尤其是需要先进行胫骨侧截骨时。2012 年Kawahar等[23]认为股骨髁间窝内侧壁是替代AP 轴的有效解剖标志，他们对45 个健康志愿者的膝关节在屈曲90 °状态下做了磁共振，发现在膝关节屈曲90°状态下股骨髁间缺口的内侧壁几乎与胫骨的AP 轴平行。Goodfellow 等[24]建议将胫骨的矢状位截骨方向指向股骨头。类似的，有学者提出了在矢状位截骨时往复锯对准髂前上棘。但有研究报道称，由于实际操作过程中识别髂前上棘困难，导致结果巨大差异，因此不推荐髂前上棘作为有效的解剖参考[25]。近期，Aliyev 等[26]研究也进一步验证这一观点，相比髂前上棘，AP 轴是矢状位截骨更准确的解剖标志。关于AP 轴的解剖定位，除了上文提到的股骨髁间窝定位法以外，还有内侧髁间脊定位法和AP 轴替代法（髌腱内侧缘和内侧髁间嵴连线）[27]。Tsukamoto 等[28]进一步研究认为胫骨侧矢状位截骨用于AP轴替代法相比内侧髁间嵴定位法更加准确。目前，关于股骨髁间窝内侧壁定位法与AP 轴替代法的对比研究还未见相关报道。对于胫骨侧矢状位截骨的最有效解剖标志也尚未达成共识，现有的研究样本量也有限，可能需要对更多不同的人群进行进一步的研究。

4 截骨顺序

一直以来主流的截骨顺序为胫骨侧截骨优先，牛津单髁的标准操作亦是如此，在实际操作的不断实践中也发现各种问题，如上文中提到的股骨髓内杆插入后导致胫骨的横向移位，最终导致股骨假体放置过于靠近胫骨平台髁间嵴。由此Shakespeare等[29]提出了股骨截骨优先技术，并认为是传统胫骨截骨优先技术的有效替代技术，能使假体植入的准确度更高。近期Labott 等[30]通过回顾性研究验证了股骨截骨优先技术的优势。可惜的是，本文没有检索到更多两者的对比研究，由于相关研究很少，无法确认这是更好的技术，但此项技术可能是UKA手术技术的有效补充，值得去进一步关注和研究。

5 总结与展望

UKA 的截骨技术发展改进的目的是让手术的可重复性提高，提高假体植入位置的准确性。机器人辅助截骨技术可能是最有前景的一项技术，它在术中能够实时指导截骨，减少因个体差异导致的手术误差，可惜的是目前因成本的问题无法普及。虽说单髁假体的宽容度较大，假体植入位置的不精确并不意味着手术失败，但这不应该成为不寻找替代技术的借口，这些技术使手术教学更容易，手术更精确。

在关节外科的发展不断朝着微创化、精准化和个性化的方向前进的背景下，UKA成了保膝治疗的重要组成部分。目前，随着国内国产代替进口的步伐不断加快，国产单髁假体也在不断推出，国产假体的优势是假体尺寸更加适合国人的体型。各大国产厂商也在根据国人的习惯在进口假体器械的基础上不断改善配套的工具。相信在不远的将来，随着技术和假体设计不断优化，UKA将会得到广泛的临床运用，从而给膝关节骨性关节炎患者保留更多的膝关节功能，带来更高的生活质量。